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recyclé modèle à l'état frais par une approche
rhéologique
Houda Maimouni
To cite this version:
Houda Maimouni. Suivi des échanges d'eau dans un mortier de sable recyclé modèle à l'état frais par une approche rhéologique. Matériaux. École centrale de Nantes, 2018. Français. �tel-02888105v2�
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Suivi des échanges d’eau dans un mortier de sable
recyclé modèle à l’état frais par une approche
rhéologique
Houda Maimouni
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Houda Maimouni. Suivi des échanges d’eau dans un mortier de sable recyclé modèle à l’état frais par une approche rhéologique. Génie civil. École centrale de Nantes, 2018. Français. �NNT : 2018ECDN0045�. �tel-02888105�
L'ÉCOLE
CENTRALE
DE
NANTES
COMUE UNIVERSITE BRETAGNE LOIRE
ECOLE DOCTORALE N°602 Sciences pour l'Ingénieur Spécialité : « Génie civil »
« Suivi des échanges d’eau dans un mortier de sable recyclé modèle à
l’état frais par une approche rhéologique.»
Thèse présentée et soutenue à « Bouguenais », le « 4/12/2018 » Unité de recherche : IFSTTAR et IMT Lille Douai
Par
« Houda MAIMOUNI»
Rapporteurs avant soutenance :
Guillaume OVARLEZ Directeur de recherche CNRS, Université de Bordeaux Luc COURARD Professeur, Université de Liège
Composition du Jury :
Examinateurs : Ahmed LOUKILI Professeur, Ecole Centrale de Nantes
Marine FOURMENTIN Chargée de projets R&D, Sigma Béton
Philippe TURCRY Enseignant chercheur, Université de la Rochelle Dir. de thèse : Yannick DESCANTES Chercheur HDR, IFSTTAR
Co-dir. de thèse : Sébastien REMOND Professeur, IMT Lille Douai
Conseiller d’études : Florian HUCHET Chargé de recherche HDR, IFSTTAR Invité
Aucune r´eussie n’est le fruit du travail d’un seul individu. En clˆoturant ces trois ann´ees de th`ese de doctorat, je souhaite remercier toutes les personnes qui ont contribu´e `a l’aboutisse-ment de ce travail.
Toute ma gratitude revient `a mes deux directeurs de th`ese : S´ebastien REMOND de l’IMT Lille Douai et Yannick DESCANTES de l’IFSTTAR Nantes, sans qui ce travail n’aurait pu ´eclore. Dans un souci constant de compl´ementarit´e et d’excellence, mes deux directeurs m’ont inculqu´e la rigueur exp´erimentale et r´edactionnelle. Grˆace `a leur confiance, j’ai pu prendre en main un sujet pluridisciplinaire et r´efl´echir `a une mod´elisation simpliste de ph´enom`enes complexes. Je remercie chaleureusement mon encadrant Vincent THIERY, magicien de la microscopie sur b´eton, de m’avoir fait d´ecouvrir les possibilit´es offertes par la outils de la microscopie pour la mod´elisation de la microstructure des mat´eriaux cimentaires. Je remercie tout autant Florian HUCHET pour son aide sur le volet d’analyse num´erique, et Patrick RICHARD, mine de connaissances sur les outils de simulation num´erique sous Python. Je souhaite remercier ensuite mes rapporteurs de th`ese, Guillaume OVARLEZ et Luc COU-RARD pour leur lecture du manuscrit et les am´eliorations que leurs remarques y ont ap-port´e. Les rapports m’ont permis d’appr´ehender mes travaux sous une nouvelle perspec-tive. J’adresse ´egalement mes remerciements `a toutes les personnes qui ont accept´e de juger mon travail, Mme. Marine FOURMENTIN, M. Ahmed LOUKILI et M. Philippe TURCRY. Toutes les remarques ont enrichi la discussion et ouvert un vaste champ pour des travaux futurs. Ces trois ann´ees de th`ese ont ´et´e rythm´ees par des comit´es de suivi de th`ese. Je remercie M. Nicolas ROUSSEL , M. Emmanuel KEITA et Mme. Vanessa JURY d’y avoir contribu´e. Nos r´eunions m’ont permis de prendre des d´ecisions strat´egiques et tr`es judicieuses pour l’´etape suivante.
Je n’aurais pas pu accomplir ce travail sans l’aide de nombreuses autres personnes, parti-culi`erement au sein de l’IMT Lille Douai, o`u j’ai men´e les campagnes exp´erimentales. Je
remercie notamment Guillaume POITIER, Michael D’HELFT, Damien BETRANCOURT et David BULTEEL pour leur aide sur les campagnes de caract´erisation de mes mat´eriaux. Je remercie ´egalement l’ensemble du personnel de l’IFSTTAR Nantes, ´equipe MAST/GPEM, qui s’est montr´e toujours disponible.
Ma gratitude va vers Abdoulaye Fall pour m’avoir accueillie au sein de l’´equipe de rh´eologie au laboratoire Navier pour effectuer mes mesures rh´eom`etriques. Ta g´en´erosit´e et ta maˆıtrise de la rh´eom`etrie des mat´eriaux cimentaires m’ont fortement aid´ee `a analyser mes r´esultats. Je tiens `a remercier tous les doctorants de l’IMT Lille Douai pour leur amiti´e et pour les moments m´emorables pass´es ensemble. Je pense notamment `a Eliane, Reine, Noura et Joelle, que je remercie du fond du cœur d’avoir cr´e´e un environnement si chaleureux au laboratoire GCE. Je vous remercie pour votre aide sur certains essais ≪ lourds ≫ , les pauses caf´es, les
roads-trips et tant d’autres choses. Je remercie ensuite tous les doctorants qui m’ont souvent fait oublier la grisaille de Douai, je pense `a Cyril, Abdel, Coralie, Tristan, Ang´elique, Adrien, Ivan et Salma.
Je remercie mes parents de m’avoir transmis la soif du savoir d`es mon tr`es jeune ˆage et de m’avoir soutenu tout au long de mes ann´ees d’´etude. Merci `a ma sœur Ilham d’ˆetre pr´esente dans mes moments les plus joyeux et les plus difficiles. Tes encouragements m’ont permis de m’attacher si bien `a mes objectifs. Merci Mohammed de prendre si bien soin d’elle ! Merci `a mes fr`eres, Mohammed et Jalal, d’´egayer mes journ´ees malgr´e la distance.
Remerciements 1
Table des mati`eres 3
Table des figures 7
Liste des tableaux 15
Introduction g´en´erale 17
1. ´Etat de l’art 21
1.1. Recyclage des d´echets du BTP . . . 22
1.1.1. Production et consommation des granulats en France . . . 22
1.1.2. Production des granulats de b´etons recycl´es (GBR) . . . 23
1.2. Structure poreuse des granulats de b´etons recycl´es . . . 24
1.2.1. Microstructure des b´etons recycl´es . . . 25
1.2.2. Transfert d’eau dans les milieux poreux . . . 27
1.2.3. Coefficient d’absorption et degr´e de saturation . . . 28
1.3. Mesure d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau . . . 29
1.3.1. M´ethodes de mesure du coefficient d’absorption . . . 29
1.3.2. Cin´etique d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau . . . . 34
1.4. Transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment . . . 36
1.4.1. Suivi du transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment fraˆıche par RMN 36 1.4.2. Suivi du transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment par s´eparation m´ecanique . . . 38
1.5. Comportement du b´eton contenant des granulats de b´etons recycl´es . . . 40
1.5.1. Comportement du b´eton recycl´e `a l’´etat frais . . . 40
Table des mati`eres
1.6. Conclusion . . . 45
1.6.1. Bilan des travaux ant´erieurs . . . 45
1.6.2. Objectifs et d´emarche de la th`ese . . . 46
2. Protocoles et caract´erisation des mat´eriaux utilis´es 49 2.1. Introduction . . . 50
2.2. Protocole de suivi du transfert d’eau entre un sable recycl´e mod`ele et une pˆate fraˆıche . . . 50
2.3. Mat´eriaux utilis´es . . . 54
2.3.1. Filler . . . 54
2.3.2. Ciments . . . 54
2.3.3. Sables recycl´es mod`eles . . . 56
2.3.4. Sable naturel . . . 60
2.4. Caract´eristiques des sables mod`eles . . . 60
2.4.1. Absorption d’eau selon la norme NF EN 1097-6 . . . 61
2.4.2. Microstructure par microscopie ´electronique `a balayage . . . 62
2.4.3. Porosit´e par intrusion de mercure . . . 65
2.5. Compositions des mortiers et protocoles exp´erimentaux . . . 68
2.5.1. Compositions et pr´eparation des mortiers . . . 68
2.5.2. Mode de pr´e-saturation des SPC . . . 70
2.5.3. Protocole et programme exp´erimental de suivi de la maniabilit´e . . . 72
2.6. Conclusion . . . 73
3. Transfert d’eau entre sable recycl´e mod`ele et pˆate de filler ou de ciment fraˆıche 75 3.1. Influence de la morphologie des grains et de l’eau efficace sur l’´etalement . . 77
3.1.1. Comparaison des ´etalements de mortiers contenant sable naturel (SN) et sable de pˆate de ciment (SPC) . . . 77
3.1.2. Influence de l’´etat de saturation et de la porosit´e des SPC sur l’´etalement des mortiers de filler . . . 78
3.1.3. Impact de la quantit´e d’eau efficace sur la mesure d’´etalement des mortiers de filler fabriqu´es avec SPC satur´es . . . 80
3.2. Transfert d’eau entre SPC initialement secs et pˆate de filler . . . 82
3.2.1. Relation empirique entre eau efficace et diam`etre d’´etalement des mor-tiers de sable satur´e . . . 82
3.2.2. Calcul indirect de la quantit´e d’eau pi´eg´ee par les SPC initialement secs immerg´es dans une pˆate de filler . . . 84
3.3. Suivi du transfert d’eau d’une pˆate de ciment fraˆıche vers un SPC initialement sec . . . 86
3.4. Observations pr´eliminaires de la zone d’interface entre sable de pˆate de ciment
et nouvelle pˆate de ciment . . . 89
3.5. V´erification des hypoth`eses initiales . . . 91
3.6. Conclusion du chapitre . . . 94
4. Mod´elisation du comportement rh´eologique des mortiers de SPC et pˆates de filler ou de ciment 97 4.1. Introduction . . . 99
4.2. Impact du rapport eau/solide sur le seuil d’´ecoulement des pˆates de filler et de ciment . . . 100
4.2.1. Notions de rh´eologie . . . 102
4.2.2. Protocoles et mode de pr´eparation . . . 104
4.2.3. R´esultats des mesures : pˆates de filler . . . 106
4.2.4. R´esultats des mesures : pˆates de ciment . . . 109
4.3. Relation entre ´etalement et seuil d’´ecoulement d’un mortier : approche th´eorique112 4.3.1. ´Etalement d’un fluide viscoplastique sur un plan horizontal : mod`ele th´eorique . . . 112
4.3.2. Validation de la relation ´etablie entre seuil d’´ecoulement et rayon d’´etalement du mod`ele de Balmforth . . . 132
4.4. Mod´elisation biphasique de la rh´eologie des mortiers de SPC . . . 140
4.4.1. Travaux ant´erieurs sur mat´eriaux biphasiques mod`eles . . . 141
4.4.2. Mod´elisation de la rh´eologie des mortiers par une approche bi-phasique : cas des mortiers de filler . . . 147
4.4.3. Mod´elisation de la rh´eologie des mortiers par une approche biphasique : cas des mortiers de ciment . . . 152
4.4.4. Compacit´e d’un sable de pˆate de ciment (SPC) . . . 153
4.5. Conclusion . . . 155
5. Conclusions 159
Annexes 167
A. Appendix A 167
1.1. ´Evolution de la production de granulats naturels (UNPG, 2016). . . 22 1.2. Part des granulats de recyclage dans la production totale de granulats selon
une enquˆete de l’UNICEM (UNICEM,2016). . . 23 1.3. (a) ´Etapes de production des granulats de b´etons recycl´es. (b) Plateforme
mobile de recyclage de l’entreprise Recybtp. . . 24 1.4. Sch´ema d’un GBR. . . 25 1.5. Variation de la distribution de tailles de pores en fonction du taux de
rempla-cement des granulats naturels par des GBR (G´omez-Sober´on, 2002). . . 25 1.6. Image MEB d’un mortier contenant un sable recycl´e `a 2 jours d’hydratation.
La limite entre l’ancienne pˆate de ciment et la nouvelle pˆate de ciment est indiqu´ee en pointill´es (Le et al., 2017). . . 26 1.7. Illustration sch´ematique des diff´erents ´etats de saturation des granulats. L’´etat
satur´e-surface-s`eche peut ˆetre vu comme un ´etat o`u l’imbibition des grains at-teint un maximum sans que la porosit´e intra-granulaire ne soit n´ecessairement satur´ee en eau, tandis que la surface des grains est couverte uniquement d’une pellicule d’eau adsorb´ee. . . 28 1.8. (a) Forme du cˆone de sable recycl´e `a l’´etat SSS selon la norme NF EN 1097-6.
(b) Trace d’humidit´e sur le papier absorbant lors de la d´etermination de l’´etat SSS d’un sable recycl´e par la m´ethode IFSTTAR (Le et al., 2016). . . 31 1.9. (a) Absorptions d’eau de diff´erentes fractions granulaires mesur´ees selon la
norme NF EN 1097-6 et par la m´ethode IFSTTAR (Le et al.,2016). (b) Image `a la loupe binoculaire d’un sable recycl´e (0/0,63 mm) `a l’´etat SSS (Zhao et al., 2013). . . 32 1.10. Cin´etique d’absorption d’eau par des gravillons recycl´es entre 0 et 100 minutes
Table des figures 1.11. (a) Dispositif exp´erimental de suivi d’absorption en continu par la m´ethode
RAWA et la m´ethode de pes´ee hydrostatique. (b) Cin´etiques d’absorption d’eau de granulats naturels et recycl´es obtenues par la m´ethode RAWA et la m´ethode de pes´ee hydrostatique am´elior´ees (Bendimerad et al., 2015). . . . 36 1.12. Sch´ema de l’´echantillon utilis´e pour suivre le transfert d’eau entre un fritt´e de
billes de verre (9 mm de cˆot´e) et une pˆate de ciment (Fourmentin et al.,2017). 37 1.13. Cin´etique d’absorption d’eau par des granulats de pˆate de ciment `a E/C ´egal `a
0,5 immerg´es dans l’eau (croix) ou dans une pˆate de ciment fraˆıche (triangles) `a E/C ´egal `a 0,5 (Nael-Redolfi, 2016). . . 38 1.14. (a) ´Evolution temporelle de la teneur en eau pi´eg´ee par des granulats l´egers
initialement secs immerg´es dans des pˆates de ciment `a diff´erents rapports E/C. (b) ´Evolution temporelle de la teneur en eau de granulats l´egers ayant diff´erents degr´es de saturation initiaux immerg´es dans une pˆate de ciment `a E/C ´egal `a 0,5. . . 39 1.15. Protocole de pes´ee hydrostatique adapt´e au suivi du transfert d’eau entre
GBR et pˆate de filler (Yacoub et al., 2018). . . 40 1.16. Variation de l’affaissement initial en fonction de la teneur en eau initiale des
GBR (Poon et al., 2004a). . . 41 1.17. Variation de l’´etalement (a) et du taux de perte d’´etalement (b) en fonction
du taux de remplacement du sable naturel par le sable recycl´e. Les s´eries I et II ont des rapports Eef f/C ´egaux `a 0,53 et 0,44 respectivement. Les deux
s´eries comportent la mˆeme fraction volumique de ciment et de filler (de taille> 45µm). La s´erie II comporte en plus des cendres volantes (de taille < 45µm) et une fraction volumique de gravillons naturels moins ´elev´ee que celle de la s´erie I, lui conf´erant une maniabilit´e plus ´elev´ee (Kou and Poon, 2009). . . . 42 1.18. ´Etalement `a 5 minutes en fonction de la teneur en eau de pr´e-saturation (Le
et al., 2016). . . 43 1.19. Courbes typiques de contraintes-d´eformation de b´etons recycl´es avec diff´erents
taux de remplacement des granulats naturels par des granulats recycl´es (Xiao et al.,2005). Ici, NC correspond au b´eton pr´epar´e avec les gravillons naturels et RC30, RC50, RC70 et RC100 correspondent `a des b´etons recycl´es avec taux de remplacement des gravillons naturels par des gravillons recycl´es ´egaux `a 30 %, 50 %, 70 % et 100 % respectivement. . . 44
2.1. Illustration sch´ematique de la composition des mortiers pr´epar´es pour suivre le transfert d’eau d’une pˆate de ciment ou de filler `a l’´etat frais vers la porosit´e des granulats mod`eles initialement secs. Deux mortiers de compositions iden-tiques sont pr´epar´es. Les sables sont introduits soit `a l’´etat sec (a) soit `a l’´etat satur´e (c). Pour le mortier (a), l’eau efficace est compos´ee initialement de l’eau efficace th´eorique et de l’eau d’absorption (Eef f,th+W A24hmsec). Pour
le mortier (c), l’eau efficace comprend uniquement l’eau efficace th´eorique, l’eau d’absorption est initialement pi´eg´ee dans la porosit´e du sable pr´e-satur´e (W A24hmsec). D`es le premier contact du sable initialement sec avec la pˆate
fraˆıche, la quantit´e d’eau qui migre `a un instant t de la pˆate fraˆıche vers la porosit´e interne des granulats initialement sec est quantifi´ee en rajoutant la quantit´e d’eau de sur-saturation ∆E n´ecessaire pour donner aux mortiers (b) et (c) le mˆeme ´etalement `a la mˆeme ´ech´eance de mesure. . . 53 2.2. Granulom´etrie laser du filler et ciment blanc en volumes cumul´es (a) et
vo-lumes diff´erentiels (b). . . 55 2.3. Granulom´etrie laser du ciment gris. . . 55 2.4. (a) Apparition d’agglom´erats de grains de ciment anhydres dans les pˆates de
ciment pr´epar´ees pendant la premi`ere s´erie d’exp´eriences. (b) Image d’une section polie d’une pˆate de ciment pr´epar´ee lors des essais pr´eliminaires. Les agglom´erats form´es pendant le malaxage sont imperm´eables `a la r´esine sous vide de par leur tr`es faible porosit´e. (c) Image type d’une pˆate de ciment hydrat´ee obtenue en tamisant le ciment avant le malaxage, les agglom´erats de ciment disparaissent. . . 57 2.5. Sch´ema illustrant le lieu de pr´el`evement des ´echantillons des pˆates de ciment
durcies pour analyse au porosim`etre `a intrusion de mercure. . . 58 2.6. ´Etapes de pr´eparation du sable de pˆate de ciment (SPC). (a) Les pˆates de
ciment sont r´eduites en blocs par une scie hydraulique. (b) Le sable concass´e est immerg´e dans l’eau pendant 7 jours afin de compl´eter son hydratation. (c) Sable concass´e obtenu apr`es s´echage. . . 59 2.7. Granulom´etrie des SPC obtenus `a l’issue du concassage ainsi que celle du sable
naturel et du sable naturel recompos´e. . . 60 2.8. Images MEB en mode BSE des pˆates de ciment `a rapports E/C ´egaux `a
0,3 (gauche), 0,5 (milieu) et 0,7 (droite). Les pointes des fl`eches blanches indiquent des grains anhydres r´esiduels (zones claires). Les pointes des fl`eches noires indiquent la porosit´e (zones fonc´ees). . . 64 2.9. Histogrammes de niveaux de gris des pˆates de ciment `a rapports E/C ´egaux
Table des figures 2.10. (a) Porosim`etre `a intrusion de mercure utilis´e. (b) Repr´esentation sch´ematique
du p´en´etrom`etre. . . 66 2.11. Distributions de taille de pores des pˆates de ciment `a rapports E/C ´egaux `a
0,3, 0,5 et 0,7 mesur´ees par porosim`etrie `a intrusion de mercure. . . 67 2.12. Proc´edure de pr´e-saturation des sables de pˆate de ciment (SPC). . . 70 2.13. Images des sable SPC3 (a), SPC5 (b) et SPC7 (c) issus directement du
pro-tocole de pr´e-saturation (avant s´echage). . . 71 2.14. (a) G´eom´etrie du cˆone utilis´e pour les mesures d’´etalement et positionnement
de la cam´era. (b) La surface du mortier ´etal´e est mesur´ee avec ImageJ et le diam`etre correspondant est d´eduit. . . 72 2.15. Proc´edure de malaxage des mortiers . . . 73 3.1. Comparaison des ´etalements de mortiers de filler (a) et de ciment (b) fabriqu´es
avec sables naturels et sables recycl´es mod`eles `a l’´etat satur´e . . . 77 3.2. ´Evolution temporelle du diam`etre d’´etalement des mortiers pr´epar´es avec SPC
secs ou satur´es et une quantit´e d’eau totale identique Eef f,th + W A24hmSP C
(gauche). Comparaison des diam`etres d’´etalement des mortiers pr´epar´es avec SPC secs et satur´es `a 6 minutes. Ici, les barres d’erreur correspondent aux ´ecarts types calcul´es sur 3 r´ep´etitions (droite). . . 78 3.3. ´Evolution temporelle du diam`etre d’´etalement des mortiers de filler contenant
SPC3 (a), SPC5 (b) et SPC7 (c) pr´e-satur´es et diff´erentes quantit´es d’eau efficace . . . 81 3.4. Variation du logarithme du diam`etre d’´etalement en fonction de l’eau efficace
pour des mortiers fabriqu´es avec SPC satur´es. . . 83 3.5. (a) ´Evolution temporelle de la teneur en eau des SPC immerg´es dans une pˆate
de filler. (b) ´Evolution temporelle du degr´e de saturation des SPC immerg´es dans une pˆate de filler. . . 85 3.6. ´Evolution temporelle du diam`etre d’´etalement des mortiers de ciment
conte-nant SPC les secs ou satur´es et une quantit´e d’eau totale identique Eef f,th+
W A24hmsec. . . 87
3.7. `A gauche : ´evolution temporelle du diam`etre d’´etalement pour les mortiers de la s´erie II contenant le sable SPC5 et diff´erentes quantit´es d’eau efficace. `A droite : variation du diam`etre d’´etalement `a 6 minutes en fonction du rapport Eef f/C des mortiers fabriqu´es avec sable SPC5 pr´e-satur´e. . . 88
3.8. ´Evolution temporelle de l’absorption d’eau par le sable SPC5 immerg´e dans une pˆate de filler ou de ciment . . . 88
3.9. Image au microscope ´electronique `a balayage en mode ´electrons r´etrodiffus´es (gauche) et micro-analyse `a la sonde EDS des ´el´ements Calcium (milieu) et Silicium (droite) de la zone d’interface entre sable SPC3 et une nouvelle pˆate de ciment. Deux grains de SPC3 appel´es 1 et 2 peuvent ˆetre distingu´es. Les images ont la mˆeme ´echelle et couvrent une mˆeme zone. . . 90 3.10. Image au microscope ´electronique `a balayage d’une section polie de mortier
de sable SPC3 initialement sec immerg´e dans une pˆate de ciment. . . 91 3.11. (a) ´Evolution temporelle du diam`etre d’´etalement D adimensionn´e par l’´etalement
initial (D/Di) des mortiers de filler fabriqu´es avec sable naturel (FND) et
SPC pr´e-satur´es avec une mˆeme quantit´e d’eau efficace (F3S,F5S,F7S). (b) ´
Evolution temporelle de l’´etalement adimensionn´e des mortiers C3S, C5S, C7S et CND. . . 92 3.12. Pertes d’eau totales au cours des exp´eriences calcul´ees sur la base de suivi
d’´etalement des mortiers de filler et sable satur´e. . . 93 3.13. (a) Image obtenue avec une cam´era infrarouge du mortier C7D `a l’int´erieur
du bol du malaxeur. (b) ´Evolution temporelle de la fraction d’eau ´evapor´ee du mortier C7D au cours de 90 minutes. . . 94 4.1. D´emarche adopt´ee pour relier le rayon d’´etalement des mortiers de SPC et pˆate
de filler ou de ciment `a leur rapport Eef f/S. Premi`erement, la variation du
seuil d’´ecoulement des pˆates de filler ou de ciment (τ0) en fonction du rapport
(Eef f/S) (´etape 1) sera ´etudi´ee. Ensuite, la relation entre rayon d’´etalement
(R) et seuil d’´ecoulement des mortiers de SPC (τc) sera ´etudi´ee th´eoriquement
et exp´erimentalement en se basant sur les mod`eles de Roussel and Coussot (2005) et Balmforth et al. (2006) (´etape 2). Enfin, les seuils d’´ecoulement des mortiers (τc) seront calcul´es connaissant les seuils d’´ecoulement de la pˆate
in-terstitielle (τ0) en utilisant le mod`ele de Chateau-Ovarlez-Trung (COT) (
Cha-teau et al., 2008). Le mod`ele COT fait intervenir la viscosit´e intrins`eque ([µ]) et la compacit´e divergente (φdiv) des inclusions de SPC, ces deux param`etres
sont d´etermin´es par minimisation des moindres carr´es des seuils d’´ecoulement calcul´es par l’approche deBalmforth et al.(2006) et par l’approche biphasique de COT. Les param`etres d’ajustement ([µ], φdiv) sont compar´es `a ceux de la
litt´erature afin de conclure sur la coh´erence des mod`eles de Chateau et al. (2008) et de Balmforth et al. (2006) pour d´ecrire la rh´eologie de nos mortiers. 101 4.2. Lois de comportement de fluides non-Newtoniens. Pour τc > 0 et n 6= 1, on
parle de fluide de Herschel-Bulkley. Le cas n = 1 correspond au mod`ele de Bingham. La loi de comportement d’un fluide Newtonien correspond au cas o`u n = 1 et τc = 0. . . 103
Table des figures 4.3. (a) Image du Rh´eom`etre C-VOR de Bohlin. (b) Image de la g´eom´etrie de
couette. . . 104 4.4. S´equences de mesure utilis´ees pour les pˆates de filler (a) et pˆates de ciment (b). 106 4.5. Courbe d’´ecoulement d’une pˆate de filler `a E/F = 0,4 mesur´ee avec un
mo-bile de type couette. Les fl`eches indiquent les rampes de taux de cisaille-ment croissante et d´ecroissante. Les contraintes seuils statique et dynamique sont d´etermin´es en ajustant les points exp´erimentaux au mod`ele de Herschel-Bulkley. . . 107 4.6. (a) Courbes d’´ecoulement des pˆates de filler de diff´erents rapport E/F . La
contrainte n´ecessaire pour atteindre un taux de cisaillement donn´e augmente lorsque le rapport E/F diminue. (b) Variation du seuil d’´ecoulement dyna-mique en fonction du rapport E/F . En insert, variation du seuil d’´ecoulement statique en fonction du seuil d’´ecoulement dynamique. . . 108 4.7. (a) Courbes d’´ecoulement des pˆates de ciment de diff´erents rapports E/C. (b)
Variation du seuil d’´ecoulement dynamique en fonction du rapport E/C. . . 110 4.8. Seuils d’´ecoulement de pˆates de filler et pˆates de ciment `a 6 minutes en fonction
de la concentration volumique. Les seuils d’´ecoulement des pˆates de ciment mesur´es par Fourmentin et al. (2017) sur pˆates de ciment de rapport E/C compris entre 0,3 et 0,6 sont ´egalement pr´esent´es. . . 111 4.9. Repr´esentation sch´ematique de la g´eom´etrie du fluide `a (t = 0) (a),
pen-dant l’´ecoulement (b) et `a l’arrˆet (t > tarrˆet). `A l’arrˆet de l’´ecoulement, deux
g´eom´etries du fluide sont attendues ((c) et (d). Les coordonn´ees cylindriques (O, r, θ, z) sont repr´esent´ees. H repr´esente l’´epaisseur initiale du fluide et L son rayon initial. La courbe h(r, t) d´ecrit la surface libre. u et w correspondent aux vitesses selon (O, r) et (O, z) respectivement. . . 114 4.10. ´Evolution temporelle des profils de la surface libre (˜h) (trait plein) et de la
surface seuil ( ˜Y ) (trait en pointill´es) adimensionnelles d’un fluide `a seuil au cours de son ´etalement sous l’effet de son poids propre (Balmforth et al.,2006). L’´evolution de ˜h et de ˜r avec le temps est montr´ee par une fl`eche. Initialement, la hauteur du fluide ˜h d´ecrit : ˜h = 1 pour ˜r ≤ 1 et ˜h = 0 ailleurs. La figure (a) pr´esente le cas d’un fluide de nombre de Bingham assez faible pour que l’int´egralit´e du fluide s’effondre. La hauteur maximale finale du fluide ´etal´e est inf´erieure sa hauteur initiale. La figure (b) pr´esente le cas d’un fluide de nombre de Bingham assez ´elev´e pour qu’une colonne au milieu du fluide reste non d´eform´ee. La hauteur maximale du fluide reste ´egale `a 1 `a l’arrˆet de l’´ecoulement. Ces courbes sont tir´ees de l’´etude deBalmforth et al. (2006) o`u l’´equation (4.84) est r´esolue num´eriquement. . . 128
4.11. Variation du rayon d’´etalement adimensionnel ˜R en fonction du nombre de Bingham. . . 131 4.12. Variation du nombre de Bingham B en fonction du rayon d’´etalement
adi-mensionn´e ˜R pour B < Bc et B ≥ Bc (´equations (4.101)). Les mesures
exp´erimentales d’´etalement de mortiers de SPC sont converties en unit´es adi-mensionnelles (H≃ 2 cm, L≃ 10 cm) et repr´esent´ees sur la figure. . . 132 4.13. (a) Photo de pˆate de filler `a E/F = 0,5 `a l’issue d’un essai d’´etalement
(b) Comparaison des seuils d’´ecoulement mesur´es au rh´eom`etre aux seuils d’´ecoulement estim´es par des essais d’´etalement. . . 133 4.14. Comparaison des seuils d’´ecoulement mesur´es au rh´eom`etre sur des pˆates de
ciment aux seuils d’´ecoulement estim´es par essais d’´etalement. . . 135 4.15. Variation de ln(R) en fonction de ln(Ω) pour le mortier de sable naturel test´e `a
6, 30 et 60 minutes. Les barres d’erreur ne sont pas repr´esent´ees car confondues avec les points exp´erimentaux. . . 137 4.16. ln(R − L) en fonction de ln(Ω) pour les diff´erents volumes test´es. . . 139 4.17. Variation de la contrainte seuil adimensionn´ee en fonction de la fraction
vo-lumique de suspensions de billes de polystyr`ene de tailles 80 µm, 140 µm et 315 µm et de billes de verre de tailles ´egales `a 140 µm, 330 µm et 2 mm im-merg´ees dans divers fluides `a seuil (suspension de bentonite, gel de carbopol et ´emulsion) et de billes de verre de 2 mm immerg´ees dans une pˆate de ciment. La ligne en trait plein correspond au mod`ele de COT (4.108) sans param`etre d’ajustement (φdiv = 0, 56). . . 144
4.18. Seuil d’´ecoulement adimensionn´e en fonction de la concentration volumique en inclusions pour diff´erentes morphologies de sable. La ligne en pointill´es repr´esente le mod`ele de Chateau et al. (2008). . . 145 4.19. Connaissant le rapport eau efficace/solide (Eef f/S), le seuil d’´ecoulement est
d´etermin´e `a partir du rayon d’´etalement en utilisant les ´equations (4.101). Par ailleurs, le rapport (Eef f/S) permet de pr´edire le seuil d’´ecoulement de la
pˆate interstitielle `a partir des mesures exp´erimentales de seuil d’´ecoulement. Ensuite, le seuil d’´ecoulement du mortier est calcul´e en utilisant l’approche de Chateau et al. (2008) en gardant la compacit´e divergente φdiv et la
vis-cosit´e intrins`eque [µ] comme param`etres d’ajustement. Ces param`etres sont d´etermin´es par application de la m´ethode des moindres carr´es sur les seuils d’´ecoulement calcul´es par l’approche continue (τc,exp) et ceux calcul´es par
l’ap-proche biphasique (τc). . . 147
4.20. Variation de la fraction volumique d’inclusions de SPC en fonction du rapport eau efficace/filler. . . 148
Table des figures 4.21. Seuil d’´ecoulement du mortier adimensionn´e par le seuil d’´ecoulement de la
pˆate interstitielle en fonction de la fraction volumique solide pour des suspen-sions de SPC3 dans des pˆates de filler. Les r´esultats exp´erimentaux sont bien ajust´es par le mod`ele de Chateau et al. (2008) pour (φdiv, [µ]) = (0, 37; 4, 89).
Les croix correspondent `a la borne inf´erieure de Hashin-Shtrikman. . . 149 4.22. (a) Seuil d’´ecoulement des mortiers de filler `a 6 minutes calcul´e `a partir du
mod`ele de Balmforth et al. (2006). Les triangles correspondent aux mortiers de SPC3, les disques aux mortiers de SPC5 et les carr´es aux mortiers de SPC7. La ligne en trait plein correspond au mod`ele de COT avec φdiv = 0.37
et [µ] = 4.89. (b) p(1 − φ/φdiv)−[µ]φdiv en fonction du seuil d’´ecoulement
adimensionn´e τc/τ0 pour tous les mortiers de SPC et pˆate de filler. La ligne
en trait plein correspond au mod`ele de Chateau et al. (2008). . . 150 4.23. Seuil d’´ecoulement adimensionn´e en fonction de la fraction volumique
so-lide pour des suspensions de SPC5 dans des pˆates de ciment. Les r´esultats exp´erimentaux suivent bien le mod`ele de Chateau et al. (2008) pour φdiv =
0, 37 et [µ] = 3, 39. Le mod`ele de Chateau utilis´e pour d´ecrire la rh´eologie des mortiers de filler s’´ecarte des donn´ees exp´erimentales des mortiers de ciment. Les croix correspondent `a la borne inf´erieure de Hashin-Shtrikman (Hashin and Shtrikman, 1963). . . 153 4.24. (a) Dispositif de mesure de la compacit´e. (b) Moule aras´e. . . 154
1.1. Mesures de densit´e et d’absorption d’eau par des gravillons et sables recycl´es issues de la litt´erature. La m´ethode utilis´ee pour effectuer chaque mesure est sp´ecifi´ee. ρrd : densit´e r´eelle pr´e-s´ech´ee, ρSSS : densit´e satur´ee surface s`eche,
ρabs : densit´e absolue. . . 30
2.1. Pourcentages massiques des principales phases min´eralogiques du ciment gris obtenus par analyse DRX/Rietveld. . . 55 2.2. Composition massique des pˆates de ciment pr´epar´ees. Les masses de ciment,
d’eau et de superplastifiant dans chaque gˆach´ee sont respectivement not´ees mc, me et mSP. . . 56
2.3. Mesures de porosit´e au mercure d’´echantillons pr´elev´es du haut, milieu et bas des flacons de pˆate de ciment. L’´ecart-type est calcul´e sur la base des 3 mesures. 59 2.4. Mesures d’absorption (W A24h), de porosit´e et de masse volume r´eelle s´ech´ee
`a l’´etuve (ρrd) des gravillons de pˆate de ciment de rapports E/C ´egaux `a 0,3,
0,5 et 0,7 selon la norme NF EN 1097-6. Les ´ecarts types des moyennes de 3 mesures sur des ´echantillons de chaque rapport E/C sont pr´esent´es. . . 62 2.5. Porosit´e et masse volumique r´eelle des pˆates de ciment `a rapports E/C ´egaux
`a 0,3, 0,5 et 0,7, obtenues par porosim´etrie `a intrusion de mercure. Les ´ecarts-type associ´es aux valeurs moyennes sont calcul´es sur la base de 3 ´echantillons analys´es par rapport E/C, pr´elev´es en haut, au milieu et au bas du flacon comme d´ecrit sur la figure 2.5. . . 67
Liste des tableaux 2.6. Composition des mortiers des s´eries I et II pr´epar´ees pour ´etudier le
trans-fert d’eau entre SPC et pˆate de filler ou de ciment. msec est la masse s`eche du
sable, F/C correspond `a la masse du filler ou ciment, Eef f,th correspond `a l’eau
efficace th´eorique, ∆E correspond `a l’eau de sur-saturation, Emix correspond
`a la masse d’eau introduite dans le m´elange sous forme d’eau de gˆachage et ESP C `a la teneur en eau des SPC `a l’´etat initial. L’appellation des mortiers
fait r´ef´erence `a la nature de la pˆate (F pour filler et C pour ciment), le rapport E/C du SPC et la quantit´e d’eau de sursaturation ∆E. Par exemple, F3D correspond `a un mortier de filler contenant SPC3 `a l’´etat sec et C5S20 corres-pond `a un mortier de ciment contenant SPC5 `a l’´etat satur´e et une quantit´e d’eau de sur-saturation ´egale `a ∆W = 0, 2W A24hmsec. . . 69
2.7. Comparaison de la quantit´e d’eau absorb´ee par les SPC pr´e-satur´es `a l’ab-sorption normalis´ee. . . 72 4.1. Seuils dynamiques et seuils statiques des pˆates de filler ayant diff´erents
rap-ports E/F . . . 109 4.2. Seuils d’´ecoulement dynamiques et statiques des pˆates de ciment ayant diff´erents
rapports E/C. En insert, variation du seuil d’´ecoulement statique en fonction du seuil d’´ecoulement dynamique. . . 111 4.3. Composition du mortier pr´epar´e pour ´etudier la corr´elation entre l’´etalement
et le seuil d’´ecoulement. . . 136 4.4. Dimensions des cˆones utilis´es pour mesurer l’´etalement du mortier `a base de
sable naturel. Rmin, Rmax, H0 et Ω sont respectivement le rayon minimal du
cˆone, son rayon maximal, sa hauteur et son volume. . . 136 4.5. Hauteur caract´eristique H, longueur caract´eristique L et nombre de Bingham
des mortiers test´es `a 6 minutes par des cˆones de diff´erents volumes Ω. . . . 138 4.6. ´Epaisseur d’arrˆet h(0), rayon d’´etalement R et rapport h(0)/R du mortier
test´e `a 6 minutes pour diff´erents volumes test´es Ω. . . 140 4.7. Mesures de la viscosit´e intrins`eque et de la compacit´e divergente de diff´erents
Actuellement, de nombreux bˆatiments construits juste apr`es la guerre arrivent en fin de vie. La d´econstruction de ces bˆatiments g´en`ere un gisement significatif de mat´eriaux de construction. En France, le secteur du BTP produit annuellement environ 250 millions de tonnes de d´echets dont 15 % proviennent du bˆatiment. Seule une fraction de ces d´echets est re-cycl´ee dans des applications routi`eres, le reste est transf´er´e dans des centres d’enfouissement. D’autre part, le secteur du BTP est le principal consommateur des ressources en granulats naturels. 440 millions de tonnes de ces ressources sont utilis´ees chaque ann´ee pour r´epondre aux besoins de ce secteur (UNPG, 2016). Bien qu’elles soient abondantes, ces ressources sont non-renouvelables et parfois difficiles d’acc`es `a cause des difficult´es administratives et environnementales li´ees `a l’exploitation des carri`eres.
Face `a ces enjeux, le recyclage du b´eton contribue `a rationaliser l’utilisation des ressources naturelles et `a inscrire les activit´es du BTP dans une logique de d´eveloppement durable. Dans cette perspective, la directive europ´eenne 2008/98/CE fixe un objectif de valorisation de 70 % des d´echets de construction `a l’horizon 2020. Plusieurs ´etudes se sont d´evelopp´ees au niveau national afin de comprendre l’incidence de l’incorporation des granulats recycl´es sur le comportement d’un nouveau b´eton. Le but est d’´etablir `a terme un cadre normatif pour l’utilisation de ces granulats comme substitut pour les granulats naturels.
Les granulats de b´eton recycl´es (GBR) sont constitu´es d’un m´elange intime entre granulats naturels et pˆate de ciment adh´erente `a l’´etat durci. Les GBR sont beaucoup plus poreux que les granulats naturels et absorbent une quantit´e d’eau importante lorsqu’ils sont im-merg´es dans l’eau. L’absorption d’eau par les GBR en phase de malaxage modifie l’eau efficace du b´eton recycl´e et doit ˆetre mesur´ee afin de pr´edire avec pr´ecision le rapport mas-sique (Eef f/C) d’un b´eton recycl´e. L’eau efficace (Eef f) est l’eau totale (Etot) pr´esente dans
le b´eton diminu´ee de l’eau pi´eg´ee dans la porosit´e des granulats (Epi´eg´ee). Une mauvaise
´evaluation de l’absorption d’eau par les GBR se traduit par une mauvaise estimation du rapport (Eef f/C) de la matrice cimentaire. Ceci a des cons´equences n´egatives sur la fluidit´e
Liste des tableaux `a l’absorption d’eau par des gravillons de b´eton recycl´e mais peu d’´etudes se sont pench´ees sur l’´etude de l’absorption d’eau par la fraction sable. Ceci a pour cause la difficult´e de me-surer l’absorption d’eau de la fraction sable des granulats recycl´es par les normes actuelles essentiellement adapt´ees aux sables alluvionnaires. Ces normes s’appliquent mal `a des sables concass´es comportant une fraction importante de fines comme les sables recycl´es.
Dans cette ´etude, nous avons choisi de nous int´eresser aux transferts d’eau entre GBR et pˆate de ciment fraˆıche pendant le malaxage du b´eton et de quantifier leur incidence sur la maniabilit´e du m´elange. La majorit´e des ´etudes existantes portant sur la maniabilit´e des b´etons recycl´es tirent des conclusions qualitatives sur les ´echanges d’eau entre granulats de b´etons recycl´es et pˆate de ciment fraˆıche (Le et al.,2016;Poon et al.,2004a). Par ailleurs, peu d’´etudes se sont pench´ees sur l’incorporation de la fraction sable recycl´ee dans un nouveau b´eton. Dans ce cadre, nous avons choisi de nous focaliser sur les ´echanges d’eau entre un sable recycl´e mod`ele et une pˆate de ciment, en consid´erant leur influence sur le comportement `a l’´etat frais.
Au vu de ce qui pr´ec`ede, ce rapport sera divis´e en 4 chapitres.
Le chapitre 1 pr´esente un ´etat de l’art et une analyse critique des travaux ant´erieurs relatifs aux ´echanges d’eau entre des granulats de b´etons recycl´es et une pˆate de ciment, avec examen de leur incidence sur le comportement rh´eologique du b´eton. Dans un premier temps, une dis-cussion de la situation actuelle du recyclage des granulats en France est pr´esent´ee. Ensuite, la probl´ematique de l’absorption d’eau par les granulats de b´etons recycl´es est abord´ee. En par-ticulier, les diff´erentes m´ethodes de mesure d’absorption d’eau par les GBR sont pr´esent´ees. La microstructure typique des GBR est analys´ee afin d’expliquer l’absorption ´elev´ee des GBR. Les cons´equences de cette absorption sur le comportement m´ecanique `a l’´etat frais et durci sont discut´ees. Enfin, la possibilit´e de maˆıtriser le comportement m´ecanique d’un b´eton recycl´e est discut´ee. Celle-ci se limitant g´en´eralement `a l’usage des gravillons recycl´es de b´eton. `A la fin de ce chapitre, le r´esum´e des travaux ant´erieurs et la d´emarche adopt´ee pour ´etudier le transfert d’eau entre des GBR mod`eles et une pˆate de ciment fraˆıche sont pr´esent´es.
Dans le chapitre 2, nous d´ecrivons les protocoles et mat´eriaux utilis´es dans nos exp´eriences. Nous pr´esentons le protocole exp´erimental mis au point pour suivre les ´echanges d’eau entre des granulats recycl´es mod`eles et une pˆate de ciment ou de filler fraˆıche. Ensuite, nous d´etaillons les protocoles de fabrication et caract´erisation des sables recycl´es mod`eles (micro-scopie ´electronique `a balayage, porosim´etrie par intrusion de mercure et mesure d’absorption selon la norme NF EN 1097-6).
l’eau efficace sur le comportement du mortier `a l’´etat frais est ´etudi´ee. La m´ethode de calcul des transferts d’eau entre des granulats recycl´es mod`eles et une pˆate fraˆıche est d´etaill´ee. Les r´esultats de suivi de ces transferts d’eau sont discut´es `a la lumi`ere des caract´eristiques du sable utilis´e. Ces r´esultats sont compar´es dans le cas d’un sable immerg´e dans une pˆate de filler ou de ciment.
Le chapitre 4 examine la pertinence des hypoth`eses sur lesquelles repose le protocole exp´erim-ental de suivi du transfert d’eau entre un sable recycl´e et une pˆate fraˆıche `a la lumi`ere de mod`eles th´eoriques ou semi-empiriques existants. La relation entre eau efficace et ´etalement de mortier est ´etudi´ee th´eoriquement et exp´erimentalement en consid´erant le seuil d’´ecoulement du mortier. La rh´eologie des mortiers pr´epar´es est discut´ee dans le cadre plus g´en´eral des suspensions de particules dans un fluide `a seuil.
Enfin, les principales conclusions de ce travail de recherche et quelques perspectives pour de futurs travaux sont pr´esent´ees.
Chapitre
1
´
Etat de l’art
Contents
1.1. Recyclage des d´echets du BTP . . . 22 1.1.1. Production et consommation des granulats en France . . . 22 1.1.2. Production des granulats de b´etons recycl´es (GBR). . . 23 1.2. Structure poreuse des granulats de b´etons recycl´es . . . 24 1.2.1. Microstructure des b´etons recycl´es . . . 25 1.2.2. Transfert d’eau dans les milieux poreux . . . 27 1.2.3. Coefficient d’absorption et degr´e de saturation . . . 28 1.3. Mesure d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau . 29 1.3.1. M´ethodes de mesure du coefficient d’absorption . . . 29 1.3.2. Cin´etique d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau. . 34 1.4. Transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment . . . 36
1.4.1. Suivi du transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment fraˆıche par RMN . . . 36 1.4.2. Suivi du transfert d’eau entre GBR et pˆate de ciment par s´eparation
m´ecanique . . . 38 1.5. Comportement du b´eton contenant des granulats de b´etons
recycl´es . . . 40 1.5.1. Comportement du b´eton recycl´e `a l’´etat frais . . . 40 1.5.2. Comportement du b´eton recycl´e `a l’´etat durci . . . 43 1.6. Conclusion . . . 45 1.6.1. Bilan des travaux ant´erieurs . . . 45 1.6.2. Objectifs et d´emarche de la th`ese . . . 46
1.1. Recyclage des d´echets du BTP
1.1. Recyclage des d´
echets du BTP
1.1.1. Production et consommation des granulats en France
Les granulats d´esignent principalement des petits morceaux de roches (gravillons, sables . . . ) de taille inf´erieure `a 125 mm. Leur nature et leur forme d´epend de leur provenance et mode de fabrication. Ils sont indispensables `a la fabrication d’ouvrages de travaux publics et de g´enie civil. Apr`es une relative stabilit´e au d´ebut des ann´ees 2000, la production des granulats a augment´e entre 2006 et 2007 avant de chuter de 26 % entre 2007 et 2016 `a cause de la violente r´ecession de 2008 dont les cons´equences se font encore ressentir (Figure 1.1). La production des granulats s’est ´etablie `a 330 millions de tonnes en 2016 et repr´esente une production annuelle d’environ 5 tonnes par habitant. La part des granulats alluvionnaires est en constante diminution au cours des derni`eres ann´ees au profit des granulats issus du concassage des roches massives et du recyclage pour une gestion plus raisonn´ee des ressources naturelles (UNPG,2016). Environ 2700 carri`eres sont r´eparties sur tout le territoire fran¸cais et constituent les lieux d’extraction et de production des granulats (legifrance,2018). Le lan-cement et l’exploitation des carri`eres sont soumis `a une l´egislation environnementale stricte afin de limiter l’impact des activit´es de la carri`ere sur la biodiversit´e.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Années Millions de tonnes Évolution de la production
Figure 1.1. – ´Evolution de la production de granulats naturels (UNPG, 2016).
Les granulats sont la ressource naturelle la plus utilis´ee apr`es l’eau. En France, les ressources en granulats naturels sont globalement abondantes, n´eanmoins l’acc`es `a ces ressources est de plus en plus difficile `a cause de l’urbanisation et des contraintes sur l’implantation et l’exploitation des carri`eres. La production actuelle de granulats naturels ne couvre pas l’en-semble des besoins et consommations. Le secteur du bˆatiment et travaux publics mobilise 440 millions de tonnes de granulats chaque ann´ee contre environ 330 millions de tonnes pro-duits, soit une consommation d’environ 7 tonnes par habitant et par an. Les granulats sont souvent utilis´es pour des chantiers d’entretien de routes en milieu rural, dans les travaux li´es
aux r´eseaux d’approvisionnement en eau et en ´electricit´e, dans la construction de nouveaux bˆatiments et les travaux de terrassement. Le secteur des travaux publics repr´esente environ 80 % des besoins en mati`ere de granulats tandis que le secteur du bˆatiment ne repr´esente que 20 % des besoins.
1.1.2. Production des granulats de b´
etons recycl´
es (GBR)
Les granulats recycl´es provenant des b´etons de d´emolition constituent une ressource compl´e-mentaire aux granulats naturels. En 2014, le recyclage des granulats a repr´esent´e 7 % de la production totale de granulats. Ce taux est en hausse depuis les ann´ees 90 (Figure1.2). En Europe, le b´eton constitue 20 `a 80 % des d´echets du secteur du BTP avec une moyenne de 60 % par pays. Le taux de recyclage du b´eton est d’environ 30 % (Commission,2011). Ainsi, la part des granulats de b´eton dans les granulats recycl´es est de l’ordre de 18 %. Le recyclage du b´eton issu de la d´econstruction pr´esente un double int´erˆet. D’une part, il permet de limiter la pr´esence de d´epˆots sauvages et de sites d’enfouissement ill´egaux. D’autre part, le cycle de vie des granulats naturels est prolong´e quasiment `a l’infini en r´eincorporant les granulats de b´etons recycl´es (GBR) dans de nouveaux mat´eriaux.
Figure 1.2. – Part des granulats de recyclage dans la production totale de granulats selon une enquˆete de l’UNICEM (UNICEM, 2016).
La figure 1.3 (a) r´esume les ´etapes de production des granulats de b´etons recycl´es `a partir des d´echets de d´econstruction. La production de GBR passe par des ´etapes essentielles :
– D´econstruction du bˆatiment : cette ´etape consiste en un d´emontage s´electif des bˆatiments ou de certains ´el´ements d’une construction afin de valoriser les d´echets inertes du b´eton et les d´echets non inertes et r´eduire la mise en d´echarge (Mongeard and Veschambre, 2014). L’´etape de d´econstruction est pr´ec´ed´ee d’un audit avec inventaire syst´ematique et complet des mat´eriaux et de leurs fili`eres de recyclage.
1.2. Structure poreuse des granulats de b´etons recycl´es – Production des granulats de b´etons recycl´es : les granulats issus des plateformes de d´econstruction sont concass´es et cribl´es. Cette ´etape commune `a la pr´eparation de tout type de granulats est men´ee en carri`ere ou dans des installations mobiles amen´ees sur site (voir figure 1.3 (b)).
– ´Elimination des polluants : des appareillages et techniques sp´ecifiques sont utilis´es pour ´eliminer les impuret´es du b´eton recycl´e. Parmi les techniques utilis´ees on trouve : d´eferraillage manuel ou magn´etique pour l’´elimination des m´etaux ferreux, bassins de flottement pour le bois et le plastique, tri manuel pour le plˆatre ou encore jet d’air pour l’´elimination du carton et papier. Cette ´etape peut ˆetre r´ealis´ee pendant la d´econstruction de l’ouvrage source (Recybeton, 2018).
Sélection, stockage et traitement des
produits bruts
Réduction des plus gros éléments, tri,
déferraillage
Concassage et criblage Stockage
(a) (b)
Figure 1.3. – (a) ´Etapes de production des granulats de b´etons recycl´es. (b) Plateforme mobile de recyclage de l’entreprise Recybtp.
1.2. Structure poreuse des granulats de b´
etons recycl´
es
Les GBR se diff´erencient des granulats naturels par la pr´esence d’une pˆate de ciment adh´erente aux granulats naturels de l’ancien b´eton (Figure 1.4). La pr´esence de la pˆate de ciment augmente fortement la porosit´e des granulats recycl´es en comparaison avec les granulats naturels et diminue leur densit´e (Le et al., 2016; Paranavithana and Mohajerani, 2006). La porosit´e interne des gravillons recycl´es favorise le transfert d’eau entre les GBR et la pˆate de ciment pendant le malaxage du b´eton (Gonz´alez-Taboada et al., 2017). Ce transfert modifie la quantit´e d’eau efficace du b´eton recycl´e. Or, le rapport eau efficace/ci-ment conditionne les performances d’un b´eton `a l’´etat frais et `a l’´etat durci (Le et al.,2017). L’´evolution de ce rapport avec le temps, peu comprise dans le cas d’un b´eton recycl´e, a des cons´equences n´egatives sur les propri´et´es d’un b´eton recycl´e `a l’´etat frais et `a l’´etat durci.Figure 1.4. – Sch´ema d’un GBR.
1.2.1. Microstructure des b´
etons recycl´
es
Afin de comprendre la cin´etique de transfert d’eau entre la porosit´e des GBR et une pˆate de ciment fraˆıche, il est n´ecessaire de bien caract´eriser la microstructure des GBR et des b´etons recycl´es. Plusieurs auteurs se sont int´eress´es `a l’´etude de la microstructure des GBR et de la zone d’interface entre ces GBR et la nouvelle pˆate de ciment (Le et al., 2017). La porosit´e `a l’eau d’un b´eton recycl´e augmente lin´eairement avec le taux de remplacement des granulats naturels par des GBR (G´omez-Sober´on, 2002). La figure 1.5 montre la variation de la distribution de tailles de pores mesur´ee par porosim´etrie `a intrusion de mercure en fonction du taux de remplacement des granulats naturels (sable et gravillons) par des GBR. Le pression appliqu´ee au mercure permet d’explorer des pores de taille allant jusqu’`a 3 nm. G´omez-Sober´on(2002) observent que la porosit´e augmente de 2,3 % lorsque le taux de remplacement passe de 0 `a 100 %. La figure montre ´egalement que la diff´erence entre les distributions de tailles de pores est plus marqu´ee pour des pores de taille inf´erieure `a 30 nm.
Figure 1.5. – Variation de la distribution de tailles de pores en fonction du taux de rem-placement des granulats naturels par des GBR (G´omez-Sober´on, 2002).
1.2. Structure poreuse des granulats de b´etons recycl´es Dans un b´eton contenant des granulats naturels, la zone d’interface entre granulats et pˆate de ciment est caract´eris´ee par un gradient de porosit´e entre la surface des granulats et le cœur de la pˆate de ciment. En raison de l’effet de paroi, l’arrangement des grains est plus lˆache `a l’interface. Ceci se traduit par un rapport E/C plus ´elev´e dans cette zone par rapport au reste de la matrice cimentaire. La figure1.6 pr´esente une image au microscope ´electronique `a balayage en mode ´electrons r´etrodiffus´es d’une section polie d’un mortier contenant un sable recycl´e initialement sec et une pˆate de ciment `a 2 jours d’hydratation (Le et al., 2017). La distinction entre porosit´e (phase tr`es sombre), hydrates (phases interm´ediaires) et anhydres (phases tr`es claires) est effectu´ee en se basant sur le niveau de gris, variant entre 0 et 255.
`
A 2 jours, le degr´e d’hydratation de la nouvelle pˆate de ciment est assez faible pour pouvoir distinguer visuellement les fronti`eres entre l’ancienne et la nouvelle pˆate. La nouvelle pˆate de ciment parait plus sombre que la pˆate de ciment adh´erant aux granulats recycl´es du fait de sa forte porosit´e. On distingue `a la surface des granulats recycl´es une couche riche en Portlandite. Les auteurs observent aussi une augmentation de la concentration en grains de ciment anhydres lorsqu’on s’´eloigne de la surface des granulats recycl´es. L’´etat de saturation du sable recycl´e semble avoir une faible influence sur la porosit´e moyenne de la zone comprise entre 0 et 60 µm de sa surface.
Figure 1.6. – Image MEB d’un mortier contenant un sable recycl´e `a 2 jours d’hydratation. La limite entre l’ancienne pˆate de ciment et la nouvelle pˆate de ciment est indiqu´ee en pointill´es (Le et al., 2017).
1.2.2. Transfert d’eau dans les milieux poreux
L’absorption est un ph´enom`ene physique par lequel un liquide migre par capillarit´e `a l’int´erieur d’un milieu poreux. Un mat´eriau poreux est constitu´e d’une matrice solide et de vides occup´es par au moins deux fluides. L’ensemble des vides d’un mat´eriau solide est appel´e porosit´e. De mani`ere g´en´erale, la porosit´e est d´efinie comme :
Porosit´e= Vpores
Vtot
, (1.1)
o`u Vpores et Vtot sont respectivement le volume de pores et le volume total (solide+pores).
Pendant le malaxage du b´eton, l’eau s’infiltre dans la porosit´e par capillarit´e. Dans cette partie, nous pr´esentons les m´ethodes de mod´elisation de transfert du fluide dans la porosit´e `a l’´echelle du pore capillaire et `a l’´echelle macroscopique.
Transfert de fluide dans un tube `
A l’´echelle du pore, les forces capillaires poussent le liquide `a avancer dans la porosit´e. Cet effet est contrebalanc´e par les forces visqueuses et les forces gravitaires. L’´equilibre de ces forces permet d’´etablir l’´evolution temporelle de la hauteur de mont´ee capillaire (h(t)) d’un fluide dans un pore capillaire, connue sous le nom de la loi de Washburn (Washburn,1921) :
h(t) = s
γRcosθ
2µ t , (1.2)
ici, γ, R, θ et µ sont respectivement la tension de surface du liquide, le rayon du pore, l’angle de contact solide/liquide et la viscosit´e dynamique du fluide mouillant. L’eau monte jusqu’`a une hauteur finie appel´ee : hauteur de Jurin. C’est la hauteur `a laquelle les forces capillaires, visqueuses et gravitaires sont en ´equilibre. Cette hauteur (Hjurin) est ´egale `a (Lago and
Araujo, 2001) :
Hjurin =
2γcosθ
ρgR , (1.3)
o`u ρ est la masse volumique du fluide. Notons que la mont´ee capillaire est d’autant plus rapide que le rayon du pore capillaire est grand. En revanche, la hauteur finale de mont´ee capillaire, hauteur de Jurin, est inversement proportionnelle au rayon du pore.
Transfert de fluide dans un milieu poreux : approche macroscopique
1.2. Structure poreuse des granulats de b´etons recycl´es connect´ee. Dans ce cas, le milieu est dit perm´eable. La perm´eabilit´e (K) est d´efinie comme la capacit´e qu’a un milieu poreux `a laisser passer un fluide. Selon la loi de Darcy, dans un milieu poreux isotrope enti`erement satur´e, la vitesse vf d’un fluide est proportionnelle au gradient
de pression ∇P corrig´e du d´enivel´e ∇ρgz, `a la perm´eabilit´e et inversement proportionnelle `a la viscosit´e dynamique µ du liquide :
vf = −
K
µ∇(P + ρgz) . (1.4)
1.2.3. Coefficient d’absorption et degr´
e de saturation
La d´etermination du coefficient d’absorption d’eau des granulats de b´etons recycl´es n´ecessite la connaissance de leur teneur en eau `a l’´etat satur´e-surface-s`eche (SSS). Physiquement, cet ´etat peut ˆetre vu comme un ´etat o`u l’imbibition des grains atteint un maximum, tandis que seule une pellicule d’eau adsorb´ee demeure `a leur surface (Figure1.7) (NF EN 1097-6 ,
2001). Selon la norme NF EN 1097-6, cet ´etat r´esulte de l’immersion des granulats dans l’eau pendant 24 heures `a pression atmosph´erique suivie de leur s´echage superficiel jusqu’`a ce que les grains n’adh`erent plus entre eux par des forces capillaires. Le coefficient d’absorption (W A24h) est calcul´e selon la formule :
W A24h(%) = 100
msss− msec
msec
, (1.5)
État : Séché à l’étuve Séché à l’air
État saturé- surface-sèche Aspect humide Eau adsorbée
Figure1.7. – Illustration sch´ematique des diff´erents ´etats de saturation des granulats. L’´etat satur´e-surface-s`eche peut ˆetre vu comme un ´etat o`u l’imbibition des grains atteint un maxi-mum sans que la porosit´e intra-granulaire ne soit n´ecessairement satur´ee en eau, tandis que la surface des grains est couverte uniquement d’une pellicule d’eau adsorb´ee.
o`u msss et msec sont respectivement les masses de l’´echantillon `a l’´etat SSS et `a l’´etat sec.
`
A l’issue d’une immersion de dur´ee ´egale `a 24 heures, un volume Veau remplit la porosit´e
intragranulaire. Un degr´e de saturation peut ˆetre d´efini par r´ef´erence au volume VSSS
imbibant la porosit´e intragranulaire lorsque l’´etat SSS est atteint :
S = Veau
Vpores
= meau msecW A24h
, (1.6)
meau correspond `a la masse d’eau pi´eg´ee dans la porosit´e intragranulaire de l’´echantillon `a
un ´etat de saturation donn´e.
1.3. Mesure d’absorption d’eau par les GBR immerg´
es
dans l’eau
1.3.1. M´
ethodes de mesure du coefficient d’absorption
Des m´ethodes normalis´ees et non-normalis´ees ont ´et´e d´evelopp´ees pour quantifier l’absorption d’eau par des granulats poreux. Le principe de ces m´ethodes est le mˆeme, il s’agit de quantifier l’eau pi´eg´ee par les GBR `a l’´etat satur´e-surface-s`eche apr`es immersion compl`ete dans l’eau pendant 24 heures. Toutefois, le mode op´eratoire de ces m´ethodes diff`ere selon la fraction granulaire du mat´eriau test´e. Nous pr´esentons dans cette partie les m´ethodes de mesure d’absorption des gravillons et des sables recycl´es. Nous nous int´eressons aux difficult´es `a mesurer correctement l’absorption d’eau d’un sable recycl´e par les m´ethodes classiques et nous pr´esentons bri`evement les m´ethodes alternatives d´evelopp´ees dans la litt´erature pour quantifier l’absorption d’eau par des sables recycl´ees.
Absorption d’eau par les gravillons
Selon la m´ethode normalis´ee NF EN 1097-6 (2001), l’absorption d’eau par les gravillons (D > 4 mm) est mesur´ee par immersion d’une prise d’essai dans l’eau sous pression at-mosph´erique pendant 24 heures au sein d’un pycnom`etre. Les granulats r´ecup´er´es sont en-suite s´ech´es en surface par un papier absorbant jusqu’`a ce que les films d’eau visibles aient disparu de la surface de l’´echantillon : les gravillons sont ainsi consid´er´es `a l’´etat SSS (Fi-gure 1.7). Le coefficient d’absorption d’eau des gravillons satur´es est d´eduit des masses de l’´echantillon `a l’´etat SSS et `a l’´etat sec selon l’´equation (1.5).
1.3. Mesure d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau Le tableau 1.1 pr´esente des r´esultats de mesures d’absorption et de densit´e de gravillons de GBR dans la litt´erature. On constate une forte dispersion des mesures due `a l’h´et´erog´en´eit´e des GBR (´Ecart type = 1,9 %). Bendimerad et al. (2015) ont mesur´e l’absorption de gra-villons recycl´es de tailles diff´erentes provenant d’une mˆeme source suivant la norme EN 1097-6. Ils trouvent que l’absorption d’eau par les gravillons de taille 4/10 mm (5,62 %) est l´eg`erement plus ´elev´ee que celle de la fraction 10/20 mm (5,31 %). Plusieurs auteurs ont observ´e cette diminution de l’absorption d’eau lorsque la taille des GBR augmente (Poon et al.,2004b; Padmini et al., 2009; Zhao et al., 2013). Ceci est expliqu´e par une diminution de la teneur en mortier adh´erent lorsque la taille des gravillons augmente (Zhao et al.,2013). Table 1.1. – Mesures de densit´e et d’absorption d’eau par des gravillons et sables recycl´es issues de la litt´erature. La m´ethode utilis´ee pour effectuer chaque mesure est sp´ecifi´ee. ρrd :
densit´e r´eelle pr´e-s´ech´ee, ρSSS : densit´e satur´ee surface s`eche, ρabs : densit´e absolue.
R´ef´erence Type de GBR ρrd ρSSS ρabs W A24h M´ethode de mesure
(Poon et al.,2004b) Gravillons (10 mm) 2,409 8,82 Norme anglaise BS 812
(Poon et al.,2004b) Gravillons (20 mm) 2,409 7,89 Norme anglaise BS 812
(Kou and Poon,2009) Gravillons (10 mm) 2,49 4,26 Non sp´ecifi´ee
(Kou and Poon,2009) Gravillons (20 mm) 2,57 3,52 Non sp´ecifi´ee
(Gonz´alez-Taboada et al.,2017) Gravillons (4/11 mm) 2,34 6,96 EN 1097-6 (Bendimerad et al., 2015) Gravillons (4/10 mm) 5,62 EN 1097-6 (Bendimerad et al., 2015) Gravillons (10/20 mm) 5,31 EN 1097-6
(Zhao et al.,2015) Sable (0/5 mm) 2,54 7,54 M´ethode d’extrapolation
(Kou and Poon,2009) Sable (<5 mm) 2,49 6,05 Non sp´ecifi´ee
(Kou and Poon,2009) Sable (0/4 mm) 8,7 M´ethode d’extrapolation
(Kou and Poon,2009) Sable (1/4 mm) 2,44 6,86 EN 1097-6
Absorption d’eau par la fraction sable
Dans cette partie, nous pr´esentons une m´ethode normalis´ee et quelques m´ethodes non-normalis´ees permettant de quantifier le coefficient d’absorption d’eau des sables recycl´es. Toutes ces m´ethodes sont bas´ees sur la saturation du sable recycl´e puis son s´echage jusqu’`a l’´etat SSS.
La norme fran¸caise NF EN 1097-6 (2001) propose un protocole de mesure du coefficient d’absorption d’eau par les sables recycl´es. Ce protocole se base sur l’annihilation des forces capillaires existant entre les grains pour rep´erer l’´etat SSS. Cette m´ethode est d´edi´ee `a la fraction sable comprise entre 0,063 mm et 4 mm. Le passant au tamis de 63 µm est ´elimin´e pr´ealablement par tamisage sous eau. La m´ethode consiste en une pr´e-saturation de la prise d’essai pendant 24 heures par immersion compl`ete dans l’eau suivie d’un s´echage du mat´eriau par un courant d’air chaud jusqu’`a l’´etat SSS. Cet ´etat est reconnu par la forme du
tas r´esultant d’un essai d’effondrement `a l’aide d’un moule tronconique : lorsque le mat´eriau est dans l’´etat SSS, le tas s’affaisse selon une forme r´eguli`ere (figure 1.8 (a)). Une autre m´ethode non-normalis´ee, connue sous le nom de la m´ethode IFSTTAR N78 (2011), a ´et´e d´evelopp´ee pour mesurer l’absorption d’un sable riche en fines. Cette m´ethode consiste `a immerger le sable test´e (63 µm/4 mm) dans l’eau pendant 24 heures, puis `a s´echer la surface de l’´echantillon jusqu’`a l’´etat SSS `a l’aide d’un papier absorbant. Cet ´etat est atteint lorsque plus aucune trace d’humidit´e n’apparaˆıt sur la surface du papier (figure 1.8 (b)).
Granulats humides Granulats légèrement
humides Granulats saturés surface sèche Granulats presque secs en étuve (a) (b)
Figure1.8. – (a) Forme du cˆone de sable recycl´e `a l’´etat SSS selon la norme NF EN 1097-6. (b) Trace d’humidit´e sur le papier absorbant lors de la d´etermination de l’´etat SSS d’un sable recycl´e par la m´ethode IFSTTAR (Le et al.,2016).
Les deux m´ethodes pr´esentent des limites dans le cas d’un sable recycl´e, bien illustr´ees dans l’´etude deLe et al.(2016). Dans cette ´etude, les mesures d’absorption par diff´erentes classes granulaires d’un sable de b´etons recycl´es par la m´ethode IFSTTAR et selon la norme NF EN 1097-6 sont compar´ees (figure1.9 (a)). Les auteurs trouvent que pour les fractions grossi`eres (D> 0,8 mm), la m´ethode IFSTTAR et la m´ethode normalis´ee donnent des r´esultats si-milaires de mesure d’absorption. En revanche, pour les fractions plus fines, des diff´erences importantes entre les r´esultats obtenus par les deux m´ethodes apparaissent, la m´ethode
IF-1.3. Mesure d’absorption d’eau par les GBR immerg´es dans l’eau STTAR donnant des valeurs d’absorption nettement plus ´elev´ees. Le tableau 1.1 regroupe des mesures d’absorption d’eau de sables de b´etons recycl´es collect´ees de la litt´erature.
(a) (b)
Figure 1.9. – (a) Absorptions d’eau de diff´erentes fractions granulaires mesur´ees selon la norme NF EN 1097-6 et par la m´ethode IFSTTAR (Le et al., 2016). (b) Image `a la loupe binoculaire d’un sable recycl´e (0/0,63 mm) `a l’´etat SSS (Zhao et al., 2013).
On s’attend `a une augmentation de l’absorption d’eau lorsque la taille des granulats de b´etons recycl´es diminue `a cause d’une augmentation de la fraction de pˆate de ciment adh´erente (De Juan and Guti´errez, 2009). Toutefois, les r´esultats exp´erimentaux (figure 1.9 (a)) ne vont pas dans ce sens. En effet, la m´ethode NF EN 1097-6 sous-estime l’absorption d’eau. Ceci peut ˆetre expliqu´e par l’aspect anguleux et frottant des sables recycl´es qui augmente la coh´esion des granulats et bloque l’effondrement du cˆone de sable mˆeme si la teneur en eau pi´eg´ee est inf´erieure `a celle dans l’´etat SSS. Une autre explication r´eside dans la n´ecessit´e d’allonger les temps de s´echage pour d´esagglom´erer les grains de sable. Un s´echage d’autant plus long que les grains de sable sont petits est requis. On observe par contre que la m´ethode IFSTTAR surestime l’absorption. Dans ce cas, le s´echage de la surface des grains par un papier ne permet pas de casser tous les agglom´erats de petites particules. Ces derniers pi`egent une partie de l’eau libre dans des ponts capillaires. Ainsi, l’absorption d’eau mesur´ee par cette m´ethode int`egre une partie de l’eau inter-granulaire pr´esente dans les ponts capillaires de ces agglom´erats et surestime l’absorption d’eau r´eelle. La figure 1.9 (b) montre un sable recycl´e de taille (0/0,63 mm) `a l’´etat satur´e-surface-s`eche selon la m´ethode IFSTTAR (Zhao et al.,
2013). Cette figure confirme la pr´esence d’agglom´erats de particules de tailles sup´erieures `a la taille maximale des grains test´es.
Pour rem´edier `a ces difficult´es, Zhao et al. (2015) proposent une m´ethode alternative de mesure d’absorption d’eau d’un sable recycl´e (0/4 mm). Cette m´ethode est bas´ee sur la corr´elation lin´eaire entre l’absorption d’eau par les GBR et leur teneur en pˆate de ciment
(Zhao et al., 2013; Padmini et al., 2009). Pour cela, on suppose que l’absorption d’eau de la pˆate de ciment adh´erente et des gravillons naturels ne d´epend que de la teneur en pˆate quelle que soit la fraction granulaire. Le sable ´etudi´e est divis´e en fractions granulaires. Une mesure de l’absorption d’eau et de la teneur en pˆate de ciment des fractions grossi`eres du sable ´etudi´e permet de tracer une corr´elation empirique entre l’absorption d’eau et la teneur en pˆate de ciment. Cette corr´elation est ensuite exploit´ee pour d´eduire l’absorption d’eau par les fractions plus fines connaissant leur teneur en pˆate de ciment.
Dans l’´etude deZhao et al.(2015), la teneur en pˆate de ciment est d´etermin´ee par une mesure de la fraction soluble `a l’acide salicylique. Le et al. (2016) se sont inspir´es du protocole d´ecrit pr´ec´edemment pour proposer une m´ethode plus simple de mesure d’absorption par extrapolation. Cette m´ethode est bas´ee sur la proportionnalit´e entre la perte de masse entre 105◦C et 475◦C et la proportion d’hydrates (`a l’exception de la Portlandite qui est seulement
partiellement d´eshydrat´ee `a la limite haute de temp´erature), elle-mˆeme proportionnelle `a la teneur en pˆate de ciment hydrat´ee. La relation empirique entre l’absorption et la perte de masse trac´ee pour les fractions grossi`eres est exploit´ee pour d´eduire l’absorption d’eau par les fractions fines. L’absorption du sable homog`ene est finalement d´eduite. Un sable recycl´e (0/4 mm) du PN Recybeton (Recybeton, 2018) est test´e selon cette m´ethode, son absorption mesur´ee par la m´ethode d’extrapolation est ´egale `a 8,7 %. Celle-ci est comprise entre l’absorption d’eau mesur´ee par la norme EN 1097-6 (7,3 %) et celle mesur´ee par la m´ethode IFSTTAR (10,6 %). Ainsi, les r´esultats de cette m´ethode sont coh´erents avec les mesures selon la norme EN 1097-6 et la m´ethode IFSTTAR. N´eanmoins, celle-ci reste relativement longue `a mettre en place comparativement aux m´ethodes normalis´ees. De plus, elle suppose une bonne hydratation de la pˆate de ciment pour limiter la proportion r´esiduelle d’anydres.
Gentilini et al.(2015) proposent une autre m´ethode pour mesurer l’absorption d’eau de sables recycl´es contenant des fines (0/4 mm). Cette m´ethode est bas´ee sur le s´echage en tambour tournant et `a temp´erature constante d’un ´echantillon satur´e, avec suivi de la masse et de l’hygrom´etrie. L’´evolution temporelle du taux d’´evaporation d’eau fait apparaˆıtre un point critique s´eparant la phase d’´evaporation de l’eau intergranulaire de la phase d’´evaporation de l’eau li´ee. Ce point critique correspond `a l’´etat SSS. L’inconv´enient de cette m´ethode r´eside dans la difficult´e d’homog´en´eiser correctement l’´echantillon pour un s´echage homog`ene. Yacoub et al.(2018) ont utilis´e un protocole bas´e sur le mˆeme principe en gardant l’´echantillon fixe pour mesurer l’absorption d’eau par un sable recycl´e (1/4 mm) apr`es pr´e-saturation sous vide pendant 24 heures. L’absorption d’eau mesur´ee par cette m´ethode (9,8 %) est nettement sup´erieure `a l’absorption d’eau mesur´ee par la norme NF EN 1097-6 (6,86 %). Les auteurs expliquent ce d´ecalage par le fait qu’une pr´e-saturation sous vide est plus efficace pour
